Конструкция и типы рулевого управления авто

Рулевое управление автомобиля – совокупность узлов и механизмов,которые позволяют изменять направление движения авто путем принудительного поворота колес передней оси в нужную сторону (кинематический тип управления). Относится эта составляющая к системам управления авто, и от нее напрямую зависит безопасность движения.

конструкция рулевого управления

На технике помимо кинематического типа рулевого управления (за счет поворот колес управляемой оси) используется силовой тип (за счет притормаживания нужных колес или «перелома» рамы). Второй тип нашел распространение только на спец. технике. На автомобилях же используется исключительно кинематический тип рулевого управления. Хотя в современных автомобилях силовой тип может использоваться как вспомогательный — система курсовой устойчивости «подруливает» авто путем притормаживания колес, обеспечивая более уверенный вход авто в поворот.

Конструкция рулевого управления автомобиля

Рулевое управление автомобиля состоит из трех компонентов:

  1. Колонки.
  2. Механизма.
  3. Привода.

За счет взаимодействия этих компонентов между собой осуществляется передача действий водителя на колеса управляемой оси, что и обеспечивает их поворот.

Дополнительно в конструкцию авто входит вспомогательный механизм – усилитель рулевого управления, частично компенсирующий усилие водителя,тем самым упрощая управление машиной.

Колонка

схема червячного руля

Рулевая колонка представляет собой вал, посредством которого усилие водителя передается на механизм. Один конец этого вала заведен в салон, и на него посажен руль (шлицевым соединением), посредством которого водитель и осуществляет действия для изменения направления движения (вращает его).

В современных авто рулевой вал является составным – состоящим из нескольких частей, соединенных между собой карданными шарнирами. Достоинства этой конструкции:

  1. Возможность регулировки. Составное устройство позволяет водителю настроить для себя удобное положение руля (изменить вылет и угол наклона колонки);
  2. Повышение безопасности. Составная конструкция является травмобезопасной — за счет карданных шарниров при фронтальном ударе авто о препятствие, колонка «ломается», а не выходит в салон навстречу водителю;

Вал рулевой колонки пустотелый, что позволяет протянуть внутри него проводку для питания  элементов – клавиши звукового сигнала, пиропатрона подушки безопасности, системы подогрева рулевого колеса.

На колонку устанавливается ряд органов управления оборудованием авто:

  • переключатель поворотников;
  • рычаг установки режима работы головного света (ближний, дальний свет);
  • переключатель стеклоочистителей и системы омыва лобового и заднего стекла;
  • переключатели передач КПП (в авто, оснащенных АКПП, РКПП, вариатором);
  • клавиши управления мультимедийной системой, круиз-контролем (непосредственно на руле);
  • замок зажигания;

Расположение указанных элементов на рулевой колонке обеспечивает удобный доступ к ним водителю.

Механизм

Рулевой механизм червячного типа

Рулевой механизм червячного типа

Рулевой механизм ключевой в системе. Этот узел обеспечивает увеличение усилия, приложенного водителем к рулю, и передачу его на привод.

Чаще всего используется рулевой механизм двух видов: червячный и реечный.

В червячном рулевом механизме основными элементами являются червячок и ролик. На легковых авто распространение получил механизм типа «шестерня-рейка». В узле этой конструкции вращательное движение шестерни преобразуется в возвратно-поступательное перемещение рейки с зубчатым сектором. Именно шестерня и рейка — ключевые элементы механизма. Эти составляющие размещаются в корпусе, закрепляемом в подкапотном пространстве на моторном щите или подрамнике.

Рулевое управление типа червяк-ролик

Косозубая шестерня жестко посажена на второй конец вала рулевой колонки, поэтому воздействие на руль приводит к вращению шестеренки.

Благодаря зубьям шестеренка имеет постоянное зацепление с зубчатым сектором на рейке. Сама рейка представляет собой  шток, поэтому вращение шестерни приводит к смещению рейки по продольной оси (к примеру, при вращении руля влево, рейка уходит вправо). Рулевая рейка связана с рулевым приводом, воздействующим на колеса.

За счет такой конструкции механизма и обеспечивается передача усилия (и его увеличение благодаря заданному передаточному соотношению) от руля к приводу.

Привод

Рулевой привод включает в себя систему тяг, соединяющих рейку с поворотными кулаками колес. К рейке тяги закрепляются жестко, а вот с поворотными кулаками они соединяются через рулевые шаровые наконечники.

В зависимости от конструкции подвески, в роли поворотного кулака может выступать амортизационная стойка (подвеска МакФерсона) или ступица колеса (в рычажных подвесках).

В подвеске МакФерсона возможность вращаться стойке вокруг оси обеспечивается опорным подшипником и шаровой опорой. В рычажных же подвесках вращение ступицы осуществляется за счет использования двух шаровых опор (верхней и нижней). Опоры и опорные подшипники хоть и являются составными элементами подвески, но от них зависит и работа рулевого управления.

Принцип работы рулевого управления

Для примера возьмем ситуацию, при которой водителю необходимо повернуть налево.

Вращение руля влево валом колонки передается на шестерню, и она тоже вращается в ту же сторону. За счет зубчатого зацепления шестеренка смещает рейку вправо.

Сдвигаясь, рейка тянет левую рулевую тягу, из-за чего амортизационная стойка или ступица  проворачивается вокруг оси влево, обеспечивая поворот левого колеса в нужную сторону.

Одновременно рейка толкает правую рулевую тягу, что приводит к повороту правого колеса влево. В результате колеса управляемой оси поворачиваются синхронно, но угол поворота у них разный, что исключает скольжение колес при маневре.

Разница углов поворота обеспечивается заданием установочных углов (развала и схождения) управляемым колесам.

Усилители

Рулевое управление автомобилей сейчас комплектуется усилителями, обеспечивающими повышение усилия, прикладываемого водителем к рулю.

Наибольшее распространение получили усилители гидравлического и электрического типов.

В первом варианте дополнительное усилие создается за счет давления жидкости, нагнетание которой выполняется специальным насосом. Особенностью конструкции гидроусилителя является использование рулевого механизма в качестве гидравлического силового цилиндра (корпус выполняет роль цилиндра, а рейка – поршня).

В электрическом усилителе дополнительно усилие создается электродвигателем с редуктором. На автомобилях используется два типа электроусилителей – располагаемых на колонке и воздействующих на ее вал, а также входящие в конструкцию механизма (взаимодействует с рейкой).

Износ и неисправности 

Система управления автомобилем обладает сравнительно простой конструкцией, что обеспечивает узлу большой ресурс. Но со временем составные компоненты рулевого управления изнашиваются (ломаются они реже), что сильно сказывается на управляемости авто, а соответственно и на безопасности движения.

Износу подвержены компоненты, которые взаимодействуют с иными составляющими или обладают подвижными элементами:

  • карданные шарниры колонки;
  • пара «шестерня-рейка»;
  • втулки рейки;
  • рулевые наконечники;

Износы указанных компонентов приводят к появлению люфта в рулевом управлении, из-за которых снижается управляемость машины (уменьшается взаимосвязь между управляемыми колесами и рулем).

Поскольку люфты в компонентах узла появляются сразу и от них не избавиться, установлены граничные нормы износа рулевого управления. Для легковых авто критическим является суммарный люфт, превышающий 10 град., а для грузовых авто – 20 град. Суммарный люфт определяется с помощью специального прибора – люфтомера.

Если люфт превышает граничные нормы, узел требует ремонта. Устранение износа в наконечниках, карданных шарнирах выполняется путем их замены.

Для устранения люфта в паре «шестерня-рейка» в конструкции механизма предусмотрен специальный регулировочный винт, которым «выбирается» зазор, образованный между зубьями. Но при сильном износе зубьев регулировка уже невозможна, и восстановление нормальной работоспособности механизма выполняется путем ремонта с заменой изношенных элементов.

Помимо износа в узле возможно и появление неисправностей, которые проявляются в виде повышения усилия при повороте в сторону, подклиниваний, хрустов. Такие симптомы указывают на поломки в механизме – выкрашивание зубьев шестерни и сектора рейки, их граничный износ.

ТО и ремонт

Обслуживание системы управления автомобиля включает в себя ряд операция:

  1. Регулировка углов развала/схождения (каждый раз после ремонта, связанного с подвеской и управлением);
  2. Диагностика состояния компонентов (визуальный осмотр, замер суммарного люфта, проверка степени износа подвижных компонентов);
  3. Регулировка зацепления в рабочей паре механизма;

Рулевое управление хорошо поддается ремонту. Замена составляющих системы требуется редко, зачастую удается восстановить работоспособность управления путем ремонта с использованием ремкомплектов и запчастей.

Оцените статью:

Очень плохоПлохоНе оченьХорошоОтлично Без оценки Загрузка...

Поделитесь с друзьями:

Оцените статью:

Очень плохоПлохоНе оченьХорошоОтлично Без оценки Загрузка...

Поделитесь с друзьями:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Копирование материалов сайта без разрешения запрещено
© 2018 АвтоМотоПроф ·  Дизайн и техподдержка: Goodwinpress.ru